燃煤锅炉的烟气治理和脱硫脱硝技术探究

张胜梅

（矿冶科技集团有限公司，北京 100160）

目前，在我国能源消费结构中，占比最高的依然是煤炭，而在煤炭使用过程中，一般都是通过锅炉实现燃烧。但是，随着我国环境保护要求的提高，要采用合理技术手段来降低烟气排放，加强对燃煤锅炉有害烟气的治理，并对整个燃煤锅炉运行过程进行优化，对排放的烟气进行脱硫脱硝处理，使烟气中的有害成分降到最低，进而减少烟气排放给人类和环境带来的危害。所以，烟气治理和脱硫脱硝技术研究当前显得极为重要。

1 燃煤锅炉的烟气治理技术

燃煤锅炉排出的烟气成分较多，如二氧化硫、二氧化碳、粉尘等。除了粉尘之外，其余气体大都是在煤炭完全燃烧和不完全燃烧两种情况下产生的。如果没有对排出的气体进行有效处理，直接将其排放到大气中，必然会给生态环境和人体健康造成严重威胁，而在这些有害气体中，对人体及环境危害最严重的就是二氧化氮和二氧化硫，二者具有很强的腐蚀性和生理刺激作用，尤其是呼吸道疾病人群会受到严重影响。不仅如此，二者在大气中长期滞留和聚集，还会产生酸雨，使土壤生态平衡遭到破坏，危害植物的正常生长。目前，燃煤锅炉的烟气治理技术主要有机械除尘、静电除尘、布袋除尘和电袋复合式收尘。

1.1 机械除尘

在大型燃煤锅炉烟气治理中，机械除尘是最常用的技术之一，其借助机械作用除尘，该技术应用取得明显的成效。在应用过程中，燃煤锅炉机械设备保持高速旋转，产生离心力，烟气不断向下运动，其很难排放出去，该技术除尘效率一般小于90%。机械除尘的最大优势就是节能减排，但是存在效率低、阻力小的问题，其可以应用于中小型企业。

1.2 静电除尘

近年来，静电除尘是备受关注的一项除尘技术，它通过静电场使气体电离，尘粒带电吸附到电极上，达到除尘目的。该技术通常通过二氧化氮、二氧化硫等气体在一个高温密闭的空间中产生电流，使其周围环境产生高压静电，再利用静电场使气体电离，尘粒被吸附，积聚到电极上。静电除尘效果显著，但是应用成本较高。

1.3 布袋除尘

随着研究力度的加大，新型除尘技术不断产生，布袋除尘技术就是其中一种。经实践验证，布袋除尘效果得到明显提升，其开始被越来越多的企业选用。当烟气进入布袋时，体积和质量较大的粉尘会在重力作用下下沉到灰斗中，相反，质量和体积小的粉尘会被隔离开来，进而达到净化气体的目的。值得注意的是，烟气通常含有大量腐蚀性物质，所以要定期对布袋进行更换，保证布袋除尘能够达到最优效果。

1.4 电袋复合式收尘

电袋复合式收尘就是把静电除尘和布袋除尘两种方式有效地结合起来，静电除尘作为该组合的第一级除尘模块，能除去烟气中绝大部分粉尘颗粒（大于80%），布袋除尘作为该组合的第二级除尘模块，能除去烟气中残留的细小颗粒。同时，该组合式除尘器充分发挥静电除尘和布袋除尘各自的优势，形成了一套稳定高效的一体式除尘机制。

2 烟气脱硫技术

传统烟气脱硫技术已在工业生产中得到广泛应用，主要有干式脱硫、喷雾脱硫、湿法脱硫等。这些方法在有效脱硫过程中也存在很多问题，比如，设备易堵塞腐蚀，脱硫时伴有二次污染，副产物无路可销等。因此，人们又研发出更有优势的新型脱硫技术。这些技术的优势主要体现在吸收剂可循环利用、烟气实现资源化，如离子液法、磷酸钠盐法等。未来，既要实现传统脱硫技术在工业生产中广泛高效的应用，又要加大力度推广新型脱硫技术。

2.1 干式脱硫

干式脱硫已经被广泛应用，其主要原理就是将一定量的碳酸钙喷入燃煤锅炉内，碳酸钙在高温作用下被氧化分解，形成二氧化钙，它会与烟气中的二氧化硫反应，形成硫酸钙，之后通过活性炭吸附等手段使二氧化硫再次反应，生成硫酸氨或者硫酸。这种脱硫工艺操作简单，不会给生态环境造成压力，处理后的烟气会有较高的温度，更有利于扩散，其中含有的腐蚀性物质会大大降低，能充分减少环境污染，但是该工艺不适用于大型企业。

2.2 喷雾脱硫

喷雾脱硫是一种新型脱硫技术，它以干式脱硫为基础进行改进，一般被应用在电力工业生产中。但是，这种技术具有一定的局限性，只能在喷雾的干燥塔中工作，雾化的石灰浆液与烟气碰撞，然后与二氧化硫反应，形成一些固体物质，这样就更容易被清理。

2.3 湿法脱硫

湿法脱硫是目前应用最多的一项烟气脱硫技术，其主要原理是将石灰、石灰石等物质制成浆液，再利用浆液对塔内气体进行净化，并将其中硫化物去除。该技术在应用中取得惊人的成效，设备体积较小，操作极为简便，但是存在二次污染的可能，甚至会有废水排出。

2.4 离子液法

离子液法所用的吸收剂是一种水溶液，主要由有机阳离子、无机阴离子以及少量活化剂、抗氧化剂组成。该吸收剂既对烟气中SO有良好的吸收功能，又具备优良的解吸功能。在较低温度下，离子液吸收烟气中的SO，在高温下，离子液中SO被释放出来，这样在脱除烟气中SO的同时也浓缩提纯了SO，浓缩的SO既可以稀释使用，又可以制酸出售。

2.5 磷酸钠盐法

磷酸钠盐法是利用NaHPO-NaHPO的混合液来进行脱硫的一种新型技术，该混合液的原料是磷酸和氢氧化钠。该方法的工艺流程为烟气→洗涤塔→吸收塔→净烟气排空。其中，洗涤塔的主要作用是降温除尘，之后烟气与贫液在吸收塔中反应，达到脱硫目的。脱硫后的溶液即富液经过再生塔再生后返回吸收塔循环利用，同时SO得到浓缩提纯。该技术的主要优势在于脱硫效率较高、资源便宜而且易得、脱硫过程无二次污染。磷酸钠盐法的研发始于美国，目前，我国对该技术的研发还处在试验阶段。

3 烟气脱硝技术

当前，燃煤锅炉的烟气脱硝技术主要分为两种，即干法脱硝和湿法脱硝。二者工艺原理存在较大差异，适用场景也有所不同。

3.1 干法脱硝

在利用干法脱硝的过程中，要注意温度控制，温度过高或过低都会影响脱硝效果，这也是当前需要攻克的一大难题。干法脱硝一般分为选择性催化还原脱硝和选择性非催化还原脱硝。前者要准备好催化剂，还原剂可以选择一氧化碳或氨等，以实现烟气中一氧化氮向氮气的转化；后者耗费成本较低，操作方便，主要原理是在脱硝过程中喷入氨基还原剂，还原剂会与烟气中的氮氧化物反应，生成水和氨气。

3.2 湿法脱硝

湿法脱硝的基本原理是将氮氧化物溶解于液体吸收剂内，实现烟气净化。湿法脱硝一般分为两种。一是稀硝酸吸收法。一氧化氮和二氧化氮在稀硝酸中的溶解度远远高于水中，前者通常是后者的20倍，因此更容易被企业接受，以提高烟气治理效率。稀硝酸浓度越高，烟气吸收率越高，技术应用成本也相应提高，要合理控制硝酸浓度，通常控制在15%～20%。二是碱性溶液吸收法。该方法将氢氧化钠、氢氧化钾、一水合氨等碱性溶液作为吸收剂，将烟气中氮氧化物溶解。其中，一水合氨的吸收率最高。

4 结语

燃煤锅炉在我国极为常见，但是其烟气排放严重违背环境保护要求。因此，要加强烟气治理，合理选用脱硫脱硝技术，同步提升经济效益、社会效益与环境效益，让人们身体越发健康，生活环境更加美好。